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# mathtools – für schöne Mathematik
**Autor: Robert Murrish (Juni 2012)**
`mathtools` ist das Paket, von dem Sie wahrscheinlich nie wussten, dass Sie es brauchen. LaTeX macht das Setzen von Gleichungen einfach, und `mathtools` macht diese Gleichungen schön.
`mathtools` ist eine Erweiterung von `amsmath`. Wenn Sie `mathtools`, können Sie jede Funktion oder jeden Makro aus diesem Paket verwenden. `amsmath` ist ein umfangreicher Satz von Werkzeugen zum Setzen von Gleichungen und wird weit verbreitet verwendet. `mathtools` erweitert die `amsmath` Funktionen, um zusätzliche Formatierungsoptionen bereitzustellen und einige der häufigeren Probleme beim mathematischen Satz zu beheben.
### Einige Beispiele
#### Zweizeilige Brüche
Ein komplizierter Bruch kann so breit werden, dass er die Spaltenbreite überschreitet. Das Aufteilen von Zähler und/oder Nenner in mehrere Zeilen ist eine elegante Möglichkeit, ihn zusammenzuhalten.
```latex
z=\frac{ab+cd+ef+gh+ij+kl+mn+op+qr}{y}
z=\frac{\splitfrac{ab+cd+ef+gh+ij}{+kl+mn+op+qr}}{y}
```
#### Lange Summationsparameter
Ohne die `mathtools` Funktion `\mathclap`, entstehen auf beiden Seiten des Summationssymbols zusätzliche Leerzeichen, wegen der Indizes darunter. Ein einfacher `mathtools` Befehl verdichtet das Ergebnis.
```latex
P_e_i_\Delta = \sum_{j=1, j\not=k,i}E_iE_jB_i_j cos\delta_i_j\delta_i_j_\Delta + V_kE_iB_i_k cos\delta_i_k_o \delta_i_k_\Delta
P_e_i_\Delta = \sum_{\mathclap{j=1, j\not=k,i}}E_iE_jB_i_j cos\delta_i_j \delta_i_j_\Delta + V_kE_iB_i_k cos\delta_i_k_o \delta_i_k_\Delta
```
#### Präindizes
Ermöglicht Hoch- und Tiefstellungen links von (vor) einem Symbol. Hier ein Beispiel aus der Chemie:
```latex
\prescript{238}{92}{\mathbf{U}}
```
Diese vollständigen Beispiele sind ein guter Ausgangspunkt zum Erkunden `mathtools`, aber dieses Paket bietet noch viele weitere Werkzeuge. Unten finden Sie eine vollständige Auflistung aller im Paket enthaltenen Makros (zum Zeitpunkt, als dieser Artikel geschrieben wurde). Eine aktuelle Liste und spezifische Details zur Verwendung der einzelnen finden Sie in der [Dokumentation für das `mathtools` Paket](https://ctan.org/pkg/mathtools?lang=en).
| | |
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| **Funktionsname** | **Beschreibung** |
| mathclap | Diese Funktion setzt ihr Argument, ohne irgendeinen horizontalen Platz zu beanspruchen, und ragt symmetrisch auf beiden Seiten heraus. Wie oben gezeigt, kann diese Funktion verwendet werden, um störende Leerzeichen zu entfernen, die in Tiefstellungen, Exponenten usw. auftreten können. |
| mathrlap
mathllap
| Wie mathclap, ragt jedoch nur nach rechts bzw. links heraus. |
| cramped | Ähnlich wie mathclap verdichtet dies bestimmte Elemente. Zum Beispiel rückt es Exponenten etwas enger zusammen, was besonders bei mehr als einer Exponentenebene nützlich sein kann. |
| crampedclap
crampedrlap
crampedllap
| Wendet sowohl cramped als auch mathclap (oder mathrlap usw.) an. Derselbe Effekt wie bei separater Anwendung, jedoch mit einem Leistungsgewinn bei der Verarbeitung. |
| smashoperator | Verdichtet Text wie eine Kombination aller obigen Funktionen. In den meisten Fällen ist es einfacher zu verwenden, aber Sie verlieren etwas Kontrolle und sind möglicherweise mit dem Ergebnis nicht so zufrieden. In diesem Fall verwenden Sie die obigen Funktionen einzeln. |
| adjustlimits | Wird bei Grenzen (\lim) verwendet, um komplexere Grenzwerte vertikal auszurichten. |
| SwapAboveDisplaySkip | Eliminiert etwas von dem Leerraum oberhalb einer Gleichung. |
| newtagform
renewtagform
usetagform
| Die „Tags“ sind die Gleichungsnummern, und dieser Satz von Funktionen erlaubt es Ihnen, sie zu ändern, z. B. die Klammern, den Stil usw. zu ändern. |
| refeq | Eine alternative Möglichkeit, Funktionen innerhalb des Dokumenttexts zu referenzieren, ohne Probleme mit nicht passenden Schriftarten zu verursachen. |
| showonlyrefs | Dies ist ein Schalter, keine Funktion, aber dennoch recht nützlich. Wenn er gesetzt ist, erhalten nur im Text referenzierte Gleichungen Gleichungsnummern. |
| showmanualtags | Wie showonlyrefs, aber für Gleichungen, bei denen manuelle Tags gesetzt wurden. |
| noeqref | Ermöglicht es Ihnen, eine Ausnahme zu den beiden obigen Schaltern zu erstellen, um eine Gleichungsnummer oder ein Tag anzuzeigen, auch wenn sie im Text nicht referenziert wird. |
| xleftrightarrow
xLeftarrow
xRightarrow
xhookleftarrow
xhookrightarrow
xmapsto
| Ein Satz von Funktionen zum Zeichnen verschiedener Pfeile, die sich bei Bedarf erweitern, um den zugehörigen Text aufzunehmen. |
| xrightharpoondown
xleftharpoondown
xrightharpoonup
xleftharpoonup
xrightleftharpoons
xleftrightharpoons
| Ein Satz von „Harpunen“ oder vertikalen Pfeilen. Ähnlich wie die Pfeile erweitern sie sich bei Bedarf |
| overbrace
underbrace
| Setzt eine Klammer über oder unter eine Gleichung. Wie die in LaTeX eingebauten Funktionen, wird aber oft besser gesetzt. Sie können \LaTeXoverbrace und \LaTeXunderbrace verwenden, wenn Sie die ursprünglichen LaTeX-Funktionen benötigen. |
| overbracket
underbracket
| Wird wie overbrace und underbrace über oder unter eine Gleichung gesetzt, jedoch mit eckigen Klammern. |
| begin{matrix} und ähnliche | Es gibt mehrere Möglichkeiten, Matrizen zu setzen. Sie dienen meist dazu, Elemente besser zu zentrieren als die Standardeinstellungen, haben aber auch einige weitere Optionen, wie smallmatrix. Ich empfehle Ihnen, die offizielle mathtools-Dokumentation anzusehen, um festzustellen, welche nach Definition einer Matrix Ihren Bedürfnissen am besten entspricht. |
| multlined | Teilt eine lange Gleichung in Teile auf, ähnlich wie die geteilten Brüche im ersten Beispiel oben. |
| begin{cases} und ähnliche | Werkzeuge zum korrekten Setzen von stückweise definierten Gleichungen. Auch hier gibt es viele verfügbare Optionen; statt alle abzudecken, verweise ich Sie auf die offizielle mathtools-Dokumentation, sobald Sie wissen, wie Ihre stückweise definierte Gleichung aussieht. |
| MoveEqLeft | Eine Möglichkeit, bei Bedarf Einrückungen für Gleichungen zu erzeugen. |
| Aboxed | Zeichnet einen Rahmen um eine Gleichung. |
| ArrowBetweenLines
vdotswithin
shortvdotswithin
MTFlushSpaceAbove
MTFlushSpaceBelow
| Diese Funktionen ermöglichen das Zeichnen im Leerraum zwischen Gleichungen, Pfeilen, Punkten usw. |
| shortintertext | Wie die Funktion \intertext in amsmath erlaubt dies, ein wenig Text in eine Folge von Gleichungen einzufügen, ohne die Ausrichtung zu stören. Diese Version der Funktion erzeugt weniger Leerraum. |
| DeclarePairedDelimiter | Ermöglicht das Definieren neuer Trennzeichen; ein Beispiel aus der Dokumentation ist das Erzeugen einer Menge von Betragsstrichen mit der richtigen Höhe für einen Bruch. Diese Funktion bietet einige erweiterte Optionen. |
| lparen
rparen
| Entspricht \left(, \right). Zur Kompatibilität bereitgestellt. |
| vcentcolon | Setzt einen vertikal zentrierten Doppelpunkt. |
| nuparrow
ndownarrow
bigtimes
| Stellt Zeichen bereit, die ansonsten manchmal nicht verfügbar sind. |
| prescript | Ermöglicht Hoch- und Tiefstellungen vor einem Zeichen, wie im dritten Beispiel oben gezeigt. |
| begin{spreadlines} | Die Umgebung spreadlines ermöglicht es Ihnen, den vertikalen Abstand zwischen Gleichungen explizit festzulegen. |
| splitfrac
splitdfrac
| Ermöglicht geteilte Zähler oder Nenner in Brüchen, wie im ersten Beispiel oben. |
Folgendes sind direkte Links zu einigen der verfügbaren mathtools-Dokumentationen:
* [`mathtools` Paket und Dokumentation auf CTAN](https://ctan.org/pkg/mathtools?lang=en);
* [Artikel in TUGboat](http://www.tug.org/TUGboat/Articles/tb22-4/tb72perlS.pdf).
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